[發(fā)明專利]基于分段外推策略的錨泊系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)估計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710085856.7
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106934103A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏國清;李嬌嬌;陳興華;邵興超;劉建旭
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種錨泊定位方法。

背景技術(shù)

錨泊定位(Mooring positiong)可以說是最早產(chǎn)生的定位方式，屬于被動式定位結(jié)構(gòu)，與其他定位方式不同，主要基于系泊線所提供的反向張力來抵消環(huán)境作用力，從而限制平臺的漂移。錨泊系統(tǒng)具有造價低廉、結(jié)構(gòu)簡單、安全性強等特點。考慮到該系統(tǒng)在成本與性能上的相對優(yōu)勢，海洋作業(yè)平臺中仍將其作為主要技術(shù)支持。但隨著水深的增加，布鏈方式以及運營維護的復雜度也會增大，加上錨鏈材質(zhì)與定位技術(shù)的改進，錨泊系統(tǒng)的配置也呈現(xiàn)出更加多元化的形態(tài)，因此需要對整個系泊系統(tǒng)進行詳細的運動分析才能確保浮式平臺作業(yè)的平穩(wěn)。對其展開深入研究的內(nèi)容主要集中在兩方面：(1)維持平臺運動狀態(tài)的錨索恢復力與力矩；(2)環(huán)境載荷作用下錨泊系統(tǒng)的運動響應(yīng)。重點需分析平衡狀態(tài)下的錨鏈形狀及張力分布，即浮式結(jié)構(gòu)物的位移與張力間的關(guān)系。在錨泊系統(tǒng)的設(shè)計階段，為使計算過程簡化，最常用的方法是基于靜力計算推導出系泊線的動態(tài)響應(yīng)。這種設(shè)計方案已被眾多實踐操縱所證明，且仍廣泛地在海事工程應(yīng)用。但目前許多高校、科研單位對錨泊系統(tǒng)的動靜態(tài)分析均采用大型有限元軟件進行計算，如ABAQUS、ANSYS、PATRAN等，它們都將復雜的非線性特性與綜合的多學科理論融合其中，并不能適用于快速而簡便的工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠快速進行錨泊線動態(tài)響應(yīng)運動的分析，以使錨泊定位系統(tǒng)能夠在研究模擬中得到便捷的操作應(yīng)用的基于分段外推策略的錨泊系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)估計方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

包括傳感器檢測單元1、輸入?yún)?shù)存儲器5、垂向張力計算模塊8、錨鏈分段計算模塊11、精度比較器12、船位偏移計算模塊18、數(shù)值擬合器19，

傳感器檢測單元1通過水深測量儀2測量海水深度H、長度測量儀3測量錨泊線總長S、張力傳感器4實時檢測錨泊線頂端拉力T，還通過傳感器16采集船舶坐標信息的位置；

輸入?yún)?shù)存儲器5用于存儲錨鏈屬性，主要包括垂向跨距計算精度δ、錨鏈底端與海床夾角α；

垂向張力計算模塊8，首先通過觸地點求解器6計算出當前錨鏈觸地分段，若存在、即b_t≠0，則將結(jié)果輸送給錨鏈處理單元9，若不存在、即b_t＝0，則漸增垂向錨力計算器7中的錨鏈夾角α，使錨爪垂向力產(chǎn)生數(shù)值R；

錨鏈分段計算模塊11根據(jù)垂向張力計算模塊8的結(jié)果、聯(lián)合靜態(tài)特征量求解器10，對各分段單元進行兩端豎向張力U_i、L_i；橫向跨距x_i；垂向跨距z_i這些特征量的計算，并將前段錨鏈端點作為下一段單元起點遞推求解；

精度比較器12，將水深H與錨泊線總的垂向跨距∑z_i之間形成的偏差|H-∑z_i|與計算精度δ相比較，偏差若小于δ，則直接將水平位移與張力傳遞非數(shù)值擬合器19，偏差若大于δ，則重新對垂向張力計算模塊5進行求解；

船位偏移計算模塊18，通過水平位移處理器17處理位置傳感器16給出的縱向、橫向位移；

數(shù)值擬合器19采用三次樣條插值對實時變化的船位水平偏移量18進行動態(tài)張力求解。

本發(fā)明的所述的垂向張力計算模塊8包括兩部分，觸地點求解器6和垂向錨力計算器7。當b_t＝0時，需要將錨鏈底端與海床的夾角從0變?yōu)棣粒钥紤]進錨對錨鏈的垂向作用力R，增量α的取值要足夠小，太大易造成精度條件的溢出。

錨鏈分段計算模塊18包括錨鏈處理單元9和靜態(tài)特征量求解器10。其中對于錨鏈單元長度ΔS的劃分越小計算結(jié)果越嚴謹，但過小又會導致計算時耗長。

所述的精度比較器12中垂向計算精度δ的選取需要設(shè)置合理，一般選為δ＝H/1000。

錨鏈處理單元9中的長度劃分ΔS和精度比較器12中的精度設(shè)置δ兩者應(yīng)滿足ΔS＜2δ，否則會引起程序計算出錯。